מדענים מאוניברסיטת קיימברידג' שבאנגליה טוענים שהשיגו התקדמות משמעותית בפיתוח סוללת ליתיום-חמצן אשר מציגה יתרונות משמעותיים יחסית לסוללות היעילות ביותר שבשימוש כיום – מסוג ליתיום-יון.
במאמר שפרסמו החוקרים במגזין המדעי הנחשב 'סיינס' (science), הם טוענים שפיצחו את אחת המגבלות שמנעו עד היום את פיתוח הטכנולוגיה הזאת.
סוללות ליתיום-חמצן (Li-O2) הן בעלות צפיפות אנרגיה גבוהה פי עשרה מאלה של סוללות ליתיום-יון, ולכן יכולות להאריך באופן דרמטי את טווח הנסיעה של מכוניות חשמליות.
לפני שמתלהבים חשוב לזכור שעשרות, אולי מאות, חברות טכנולוגיה וארגוני מחקר מסביב לעולם מנסים לפצח את המגבלות הפיזיקליות המוכרות של אגירת אנרגיה חשמלית באמצעים כימיים, וזאת בין השאר לנוכח הביקוש העולמי העצום לאמצעי אגירת אנרגיה עבור מכשירים חשמליים ניידים – החל בשעוני-יד סלולריים, דרך מכוניות חשמליות ועד למערכות לקצירת אנרגיה מתחדשת.
כבר לפני כשנה וחצי דיווחנו כאן על פיתוח יפני בשם "סוללת פחמן כפול" (dual carbon battery) שמציגה קצב טעינה ופריקה מהיר פי 20 מזה של סוללות ליתיום-יון, וזו רק דוגמא אחת מתוך שפע של תגליות ופיתוחים חדשים בתחום הסוללות אשר נחשפים אחת לכמה שבועות בכל רחבי העולם.
ובכל זאת, יש מקום לאופטימיות: החוקרים מאוניברסיטת קיימברידג' פיתחו, לדבריהם, אב טיפוס של סוללת ליתיום-חמצן (נקראת גם 'ליתיום-אוויר') שלטענתם הצליחה להתגבר על רוב החסמים והמגבלות שמנעו עד היום את ההתקדמות של טכנולוגיה זאת.
פריצת הדרך, לדבריהם, מתבטאת בכך שהסוללה שלהם היא הראשונה מסוגה שהצליחה להתגבר על מספר מחזורי טעינה, בעוד שבמערכות קודמות גרמה התגובה הכימית בין הליתיום לאלקטרוליט לסתימת האנודה ולהפיכתה לבלתי פעילה.
בסוללה שלהם נעשה שימוש באלקטרודת גרפיט נקבובית ודקה ביותר, שעשויה יריעות בעובי של אטום אחד בלבד של פחמן ובאלקטרוליט (חומר התווך שבסוללה) שעשוי מתמיסה אורגנית של דימתאוקסיתאן (dimethoxyethane) שמעורבב עם מלח יודיד ליתיום.
אם שרדתם את הפיסקה האחרונה תשמחו ודאי לדעת שתוצר הלוואי העיקרי של התגובה הכימית בסוללה הזאת הוא ליתיום הידרואוקסיד אשר, לדברי המפתחים, מתפרק בקלות כאשר הסוללה טעונה – ולא יוצר ציפוי סביב האנודה.
רעיונות תיאורטיים מאחורי טכנולוגיית ליתיום-חמצן נהגו כבר בתחילת שנות ה-70 של המאה הקודמת, ושבו לכותרות בתחילת העשור הקודם לנוכח ההתקדמות בטכנולוגיות חומרים.
בסוללת ליתיום-חמצן נעשה שימוש בליתיום הידרו-אוקסיד ובאלקטרודה מסוג גרפיט – שזאת אחת מן התצורות של פחמן, ואילו האוויר האטמוספרי – למעשה החמצן שבו – משמש כ'קטודה וירטואלית'.
לדברי החוקרים התוצאה היא סוללה יציבה ויעילה יותר שמתאימה לכאלפיים מחזורי טעינה ועם שיעור יעילות של כ-93 אחוז.
אם הנתון שהם מציגים – צפיפות אנרגיה גבוהה פי עשרה מזו של סוללות ליתיום-יון – נכון, הרי שבמונחי טווח נסיעה מדובר בטווח של כ-800 קילומטרים ובטכנולוגיה הרבה יותר קרובה להנעה באמצעות מנועי בעירה פנימית מאשר להנעה החשמלית כפי שזו מוכרת לנו כיום.
לדברי חוקרי קיימברידג', עלות הייצור של סוללות ליתיום-חמצן תהיה רק 20% מזו של סוללות ליתיום-יון, הן יהיו קומפקטיות בהרבה ומשקלן יהיה כחמישית מזה של סוללות ליתיום-יון.
כדאי, בכל זאת, להקשיב גם לפרופסור לכימיה קלייר גריי, שהוא אחד ממובילי המחקר, שמסייג ואומר שבשלב הזה הושג "צעד לקראת סוללה אמיתית, אם כי עדיין צפויים מכשולים רבים בהמשך הדרך".
על אף פריצת הדרך, אחת המגבלות, למשל, היא שבמכשירי הניסוי באוניברסיטה נעשה שימוש בחמצן נקי – ולא באוויר אטמוספירי רגיל, וזו רק דוגמא אחת למרחק הרב שעוד נותר עד לייצור מסחרי-סדרתי.
גריי וצוותו אומרים שעלול לחלוף עשור שלם עד שסוללת ליתיום-חמצן תגיע לייצור כזה, בעיקר מפני שהמגבלה העיקרית של הטכנולוגיה – לעת עתה – היא היכולת שלה לאגור ולפרוק אנרגיה במהירות הדרושה במכונית חשמלית, למשל.
ועל אף זאת, אם וכאשר תתרחש פריצת דרך באגירת אנרגיה חשמלית באמצעים כימיים היא תחולל פריצת דרך מיידית בתחום ההנעה של מכוניות חשמליות.
